Luận văn tìm hiểu và xây dựng ứng dụng mã hóa đối xứng bằng thuật toán rijndael‖

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG -o0o - TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MÃ HĨA KHĨA ĐỐI XỨNG BẰNG THUẬT TỐN RIJNDAEL ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN Sinh viên thực hiên: Đỗ Thị Bích Thủy Giáo viên hƣớng dẫn: Ths Lê Thụy Mã số sinh viên: 111339 Th■ah■■ng Mang Luôn 123doc thu■n l■icam s■ tr■ h■u k■t s■ nghi■m t■im■t d■ng s■website mang kho m■i th■ m■ l■i d■n CH■P vi■n nh■ng cho ■■u kh■ng ng■■i NH■N quy■n chia dùng, l■ CÁC s■l■i v■i và■I■U t■t công h■n mua nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N cho tàihi■n ng■■i li■u TH■A tài th■ hàng li■u dùng hi■n THU■N ■■u ■ t■t Khi ■■i, Vi■t c■ khách b■n l■nh Nam Chào online hàng v■c: Tác m■ng tr■ khơng tài phong thành b■n khác chun ■■n thành tíngì d■ng, v■i so nghi■p, viên 123doc v■i cơng c■a b■n hồn ngh■ 123doc g■c h■o, thơng B■n và■■ n■p có tin, cao th■ ti■n ngo■i tính phóng vào ng■, Khách trách tài to,kho■n nhi■m thu nh■ c■a ■■i hàng tùy123doc, v■i ý cót■ng th■b■n d■ ng■■i dàng s■ dùng ■■■c tra c■u M■c h■■ng tàitiêu li■u nh■ng hàng m■t■■u quy■n cáchc■a l■i123doc.net sau xác,n■p nhanh ti■n tr■ chóng thành website th■ vi■n tài li■u online l■n nh■t Vi■t Nam, cung c■p nh■ng tài li■u ■■c khơng th■ tìm th■y th■ tr■■ng ngo■i tr■ 123doc.net Nhi■u event thú v■, event ki■m ti■n thi■t th■c 123doc luôn t■o c■ h■i gia t■ng thu nh■p online cho t■t c■ thành viên c■a website Mangh■n Luôn Th■a Xu■t Sau Nhi■u 123doc h■■ng phát thu■n l■i event cam s■ nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chuyên ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thông B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mơ nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Lnh■n 123doc Sau Th■a Xu■t h■■ng phát thu■n cam nh■n m■t t■k■t s■ t■i ýxác n■m t■■ng d■ng s■ nh■n website mang ■■i, t■o t■l■i c■ng ■■ng d■n 123doc CH■P nh■ng ■■u ■■ng h■ NH■N ■ã quy■n th■ng chia t■ng ki■m CÁC s■s■ l■i b■■c ti■n vàchuy■n ■I■U t■t mua online kh■ng nh■t bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh ng■■i li■u ph■n tài TH■A v■ li■u hàng thông dùng tríTHU■N hi■u c■a ■■u tin Khi qu■ Vi■t xác khách nh■t, minh Nam Chào hàng uy tài l■nh Tác m■ng tín kho■n tr■ phong v■c cao thành b■n email nh■t tàichuyên ■■n li■u thành b■n Mong v■i nghi■p, viên kinh ■ã 123doc 123doc.net! mu■n ■■ng c■a doanh hoàn mang 123doc kýonline v■i h■o, Chúng l■ivà 123doc.netLink cho Tính ■■ n■p tơi c■ng cao ■■n cung ti■n tính ■■ng th■i vào c■p trách xác tài ■i■m D■ch xãkho■n th■c nhi■m h■itháng V■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i ■■■c ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c g■i t■ng tài 123doc v■ mô nguyên b■n ng■■i ■■a t■s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ th■c m■c ■ây) email M■c h■■ng quý 100.000 cho b■n tiêu báu, b■n, nh■ng ■ã hàng phong l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau vuingày, n■p lòng “■i■u giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Lnh■n Th■a Xu■t Sau Nhi■u 123doc Mang h■■ng phát thu■n l■i event cam s■ nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thông dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chun ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thơng B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mô nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t u■t phát Nhi■u Mang Ln 123doc Th■a Xu■t Sau h■n h■■ng phát thu■n l■i event s■ cam nh■n t■ m■t tr■ t■ h■u ýk■t s■ thú nghi■m t■i ýt■■ng xác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event t■o kho m■i ■■i, t■o t■ c■ng th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■ng ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia ki■m t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c ti■n s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công online h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N b■ng sang b■ng cho tài ■■nh hi■n tài ng■■i li■u ph■n tài TH■A li■u tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng trí hi■u hi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin qu■ t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia nh■t, b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online uy hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác tín m■ng tín kho■n tr■ cao nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n nh■t email nh■t tài online khác chuyên ■■n li■u thành tín Mong b■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã mu■n t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n mang hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i l■i h■o, Chúng l■i thông B■n cho 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có c■ng tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i ■■ng tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác xã tài ■i■m D■ch xã to,h■i kho■n th■c nhi■m h■i thum■t tháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ngu■n ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cótài g■i t■ng th■ tài 123doc ngun v■ mơ nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t tri d■■i tri dùng ■■■c ch■ th■c tra th■c m■c ■ây) email c■u quý M■c h■■ng quý 100.000 cho tài báu, b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng phong ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u phú, quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a ■a l■i b■n vào d■ng, 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p giàu lòng “■i■u nhanh giàu ti■n giá s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u tr■ thành tr■ nh■p ■■ng 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email th■i vi■n th■i Thu■n mong c■a thành mong tài v■ li■u mu■n viên mu■n S■ online ■■ng D■ng t■o click t■o l■n ■i■u ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n ki■n V■” vào Vi■t 123doc cho top sau cho Nam, cho 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■i users website c■p users ■âynh■ng có ■■■c cóph■ thêm thêm tài bi■n g■i thu thu li■u t■t nh■p nh■t nh■p ■■c T■it■i Chính khơng t■ng Chính Vi■tth■i vìth■ Nam, vìv■y v■y ■i■m, tìm 123doc.net t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racó ■■i thu■c ■■i tr■■ng th■ nh■m nh■m c■p top ngo■i ■áp 3nh■t ■áp Google ■ng tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net nhu Nh■n nhuc■u c■u ■■■c chia theo chias■ quy■t danh s■tàitài hi■u li■u li■uch■t ch■t c■ng l■■ng l■■ng ■■ng vàvàki■m bình ki■mch■n ti■n ti■nonline online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Nhi■u Mang Luôn 123doc Th■a Xu■t Sau h■n h■■ng phát thu■n l■i event s■ cam nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chuyên ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n cơng ■■ng c■a c■ doanh b■n hồn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thông B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mô nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, trƣớc hết, em xin gửi lời cảm ơn biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Lê Thụy, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo giúp đỡ em suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn tới thầy cô khoa Công Nghệ Thông Tin nhƣ thầy trƣờng Đại học dân lập Hải Phịng, ngƣời tận tình giảng dậy, tạo điều kiện cho em suốt trình học tập nghiên cứu trƣờng Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, ngƣời thân ln bên động viên nguồn cổ vũ lớn lao, động lực suốt trình học tập nghiên cứu Mặc dù em cố gắng hoàn thành đồ án phạm vi khả Tuy nhiên khơng tránh khỏi điều thiếu sót Em mong nhận đƣợc cảm thơng tận tình bảo q thầy tồn thể bạn Một lần em xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: CƠ SỞ TOÁN HỌC 1.1 Các khái niệm toán học 1.1.1 Số nguyên tố số nguyên tố 1.1.1 Khái niệm đồng dƣ 1.1.2 Định nghĩa Phi Euler 10 1.1.3 Thuật toán Euclide 10 1.1.4 Không gian Zn Zn* 11 1.1.4.1 Không gian Zn (các số nguyên theo modulo n) 11 1.1.4.2 Không gian Zn* 11 Zn* 11 1.1.5 Định nghĩa cấp số a 1.1.6 Khái niệm Nhóm, Nhóm con, Nhóm Cyclic 12 1.1.6.1 Khái niệm Nhóm 12 1.1.6.2 Nhóm nhóm (G, *) 12 1.1.6.3 Nhóm Cyclic 13 1.1.7 Tập thặng dƣ bậc hai theo modulo 13 1.1.8 Phần tử nghịch đảo 14 1.2 Khái niệm Độ phức tạp thuật toán 14 1.2.1 Khái niệm Thuật toán 14 1.2.2 Độ phức tạp thuật toán 15 1.2.3 Ví dụ việc xác định độ phức tạp thuật toán: 16 CHƢƠNG 2: VẤN ĐỀ MÃ HÓA 18 2.1 Mật mã học 18 2.1.1 Giới thiệu chung 18 2.1.2 Định nghĩa 18 2.2 Khái niệm hệ mật mã 19 2.3 Khái niệm mã hóa (Encryption), giải mã (Decryption) 19 2.4 Những tính hệ mã hóa 19 2.5 Các phƣơng pháp mã hóa 20 2.5.1 Phƣơng pháp mã hóa đối xứng 20 2.5.1.1 Mã khối (Block cipher) 21 2.5.1.2 Mã dòng 25 2.5.2 Phƣơng pháp mã hóa cơng khai 26 2.6 Chữ ký điện tử 28 2.6.1 Giới thiệu 28 2.6.2 Định nghĩa 29 2.6.3 Phân loại chữ ký số 29 2.6.3.1 Phân loại chữ ký theo đặc trƣng kiểm tra chữ ký 29 2.6.3.2 Phân loại chữ ký theo mức an toàn 30 2.6.3.3 Phân loại chữ ký theo ứng dụng đặc trƣng 30 2.7 Hàm băm mật mã 30 2.7.1 Giới thiệu hàm băm 30 2.7.2 Tính chất hàm băm 31 2.7.3 Cấu trúc hàm băm 33 2.7.4 Một số phƣơng pháp băm 33 2.7.4.1 Hàm băm MD4 33 2.7.4.2 Hàm băm MD5 34 2.7.4.3 Hàm băm Chuẩn SHA 36 CHƢƠNG 3: THUẬT TOÁN MÃ HÓA RIJNDAEL VÀ ỨNG DỤNG 39 3.1 Giới thiệu 39 3.2 Tham số, ký hiệu, thuật ngữ hàm 39 3.3 Một số khái niệm toán học 40 3.3.1 Phép cộng 41 3.3.2 Phép nhân GF(28) 41 3.3.2.1 Phép nhân với x 41 3.3.2.2 Đa thức với hệ số GF(28) 43 3.4 Phƣơng pháp Rijndael 44 3.4.1 Q trình mã hóa bao gồm bƣớc: 45 3.4.1.1 Bƣớc SubBytes 47 3.4.1.2 Bƣớc ShiftRows 49 3.4.1.3 Bƣớc MixColumns 50 3.4.1.4 Bƣớc AddRoundKey 51 3.4.1.5 Phát sinh khóa chu kỳ 52 3.4.2 Quy trình giải mã 54 3.4.2.1 Phép biến đổi InvShiftRows 55 3.4.2.2 Phép biến đổi InvSubbytes 56 3.4.2.3 Phép biến đổi InvMixColumns 58 3.4.3 Các vấn đề cài đặt thuật toán 59 3.4.4 Kết thử nghiệm 62 3.4.5 Kết luận 62 3.4.5.1 Khả an toàn 62 3.4.5.2 Đánh giá 63 3.5 Ứng dụng thuật toán 64 3.5.1 Giao diện chƣơng trình 64 3.5.2 Chức chƣơng trình 64 3.5.2.1 Mã hóa 64 3.5.2.2 Giải mã 65 3.5.3 Code thực mã hóa giải mã 65 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Mơ hình hệ thống mã hõa đối xứng Hình 2.2: Mơ tả sơ đồ chức mật mã CBC(mã hóa giải mã) Hình 2.3: Mơ hình hệ thống mã hóa cơng khai Hình 2.4: Cách thông tin : thông tin đƣợc truyền từ A đến B Hình 2.5: Thơng tin bị lấy trộm bị thay đổi đƣờng truyền Hình 3.1: Biểu diễn dạng ma trận trạng thái (Nb=6) mã khóa (Nk=4) Hình 3.2: Thao tác SubBytes tác động byte trạng thái Hình 3.3: Thao tác ShiftRows tác động dòng trạng thái Hình 3.4: Thao tác MixColumns tác động lên cột trạng thái Hình 3.5: Thao tác AddRoundKey tác động lên cột trạng thái Hình 3.6: Thao tác InvShiftRows tác động lên dòng trạng thái hành Hình 3.7: Giao diện chƣơng trình DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các tính chất thuật tốn băm an tồn Bảng 3.1: Bảng thay S-box cho giá trị {xy} dạng thập lục phân Bảng 3.2: Giá trị di số shift(r,Nb) Bảng 3.3: Mã khóa mở rộng cách xác định mã khóa chu kỳ (Nb = Nk = 4) Bảng 3.4: Bảng thay nghịch đảo giá trị {xy} dạng thập lục phân Bảng 3.5: Tốc độ xử lý phƣơng pháp Rijndael MỞ ĐẦU Từ ngƣời có nhu cầu trao đổi thơng tin, thƣ từ với nhu cầu giữ bí mật bảo mật tính riêng tƣ thơng tin, thƣ từ nảy sinh Hình thức thơng tin trao đổi phổ biến sớm dƣới dạng văn bản, để giữ bí mật thơng tin ngƣời ta sớm nghĩ đến cách che dấu nội dung văn cách biến dạng văn để ngƣời ngồi đọc nhƣng khơng hiểu đƣợc, đồng thời có cách khơi phục lại ngun dạng ban đầu để ngƣời hiểu đƣợc; theo cách gọi ngày dạng biến đổi văn đƣợc gọi mật mã văn bản, cách lập mã cho văn đƣợc gọi phép lập mã, cịn cách khơi phục lại ngun dạng ban đầu gọi phép giải mã Phép lập mã phép giải mã đƣợc thực nhờ chìa khóa riêng mà ngƣời đƣợc biết đƣợc gọi khóa lập mã Ngƣời ngồi dù có lấy đƣợc mật mã đƣờng truyền mà khơng có khóa mật mã khơng thể hiểu đƣợc nội dung văn truyền Có nhiều thuật tốn đƣợc đƣa nhằm mục đích bảo mật thơng tin với độ an tồn cao Và số thuật tốn có thuật tốn mã hóa đối xứng Rijndael đƣợc Viện Tiêu chuẩn Công nghệ Hoa Kỳ (National Institute of Standards and Technology – NIST) chọn làm chuẩn mã hóa nâng cao (Advanced Encryption Standard) từ 02 tháng 10 năm 2000 Vì mà em chọn đề tài ―Tìm hiểu xây dựng ứng dụng mã hóa đối xứng thuật tốn Rijndael‖ để hiểu rõ bƣớc thực thuật toán mã hóa thơng tin .Luận văn gồm phần mở đầu, kết luận chƣơng với nội dung sau: - Chƣơng 1: Cơ sở lý thuyết tốn học - Chƣơng 2: Nói vấn đề mã hóa bao gồm giới thiệu mật mã, khái niệm mã hóa, phƣơng pháp mã hóa, chữ ký số hàm băm - Chƣơng 3: Tìm hiểu thuật tốn Rijndael mơ chƣơng trình ứng dụng CHƢƠNG 1: CƠ SỞ TOÁN HỌC 1.1 Các khái niệm toán học 1.1.1 Số nguyên tố số nguyên tố - Số nguyên tố số nguyên dƣơng lớn 1chỉ chia hết cho Ví dụ: 2, 3, 5, 7, 11, … số nguyên tố - Hệ mật mã thƣờng sử dụng số nguyên tố lớn 10150 - Hai số m n đƣợc gọi nguyên tố ƣớc số chung lớn chúng Ký hiệu: gcd(m, n) = Ví dụ: 11 13 nguyên tố Định lý số nguyên tố: Với n>=2 phân tích thành lũy thừa số nguyên tố n = p1e1p2e2p3e3 , với pi : số nguyên tố, ei Z+ Hệ quả: Giả sử a = p1e1.p2e2p3e3…pkek b = p1f1.p2f2.p3f3 pkfk gcd(a,b) = p1min(e1,f1).p2min(e2,f2)…pkmin(ek,fk) (1.1) lcm(a,b) = p1max(e1,f1).p2max(e2,f2)…pkmax(ek, fk) (1.2) Ví dụ: a = 4864=28.19 b = 3458 =2.7.13.19 ta đƣợc : gcd(a,b)=2.19 lcm(a,b)= 28.19.7.13 1.1.1 Khái niệm đồng dƣ Cho n số nguyên dƣơng Nếu a b hai số nguyên, a đƣợc gọi đồng dƣ với b theo modulo n, đƣợc viết a ≡ b (mod n) n│(a – b), n đƣợc gọi modulo đồng dƣ Ví dụ: 24 ≡ (mod 5), 17 ≡ (mod 3) Tính chất: (i) a ≡ b (mod n), a b trả số dƣ nhƣ đem chia chúng cho n (ii) a ≡ a (mod n)(tính phản xạ) (iii) Nếu a ≡ b (mod n) b ≡ a (mod n) 10 (iv) Nếu a ≡ b (mod n) b ≡ c (mod n) a ≡ c (mod n) (v) Nếu a ≡ a1 (mod n) b ≡ b1 (mod n) a + b ≡ (a1 + b1) (mod n) a.b ≡ a1.b1 (mod n) 1.1.2 Định nghĩa Phi Euler Với n ≥ 1, đặt với n Hàm (n) số số nguyên khoảng [1, n] nguyên tố nhƣ đƣợc gọi hàm phi-Euler Tính chất: - Nếu p số nguyên tố - Nếu gcd(n.m) = 1, (p) = p-1 (m.n) = (m) (n) (1.3) (1.4) - Nếu n = p1e1 p2e2…pkek, dạng khai triển tắc n, (n) = Ví dụ: (1.5) (11) = 11-1 = 10 1.1.3 Thuật toán Euclide Thuật toán: Thuật toán Euclide, tính ƣớc số chung lớn hai số INPUT: Hai số nguyên không âm a b cho a ≥ b OUTPUT: Ƣớc số chung lớn a b Trong b ≠ 0, thực Đặt r ← a mod b, a ← b, b ← r Kết_quả(a) Ví dụ: Tính gcd(4864, 3458) = 38: 4864 = 1.3458 + 1406 3458 = 2.1406 + 646 1406 = 2.646 + 114 646 = 5.114 + 76 114 = 1.76 + 38 76 = 2.38 + 57 Bảng 3.4: Bảng thay nghịch đảo giá trị {xy} dạng thập lục phân Đoạn mã giả cho phép InvSubBytes 58 3.4.2.3 Phép biến đổi InvMixColumns InvMixColumns biến đổi ngƣợc phép biến đổi MixColumns Mỗi cột trạng thái hành đƣợc xem nhƣ đa thức s(x) bậc có hệ số thuộc GF(28) đƣợc nhân với đa thức a-1(x) nghịch đảo đa thức a(x) (modulo M(x)) đƣợc sử dụng phép biến đổi MixColumns a-1(x) = {0b} x3 + {0d}x2 + {09}x + {0e} (3.23) Phép nhân s’(x) = a-1(x) ⊗ s(x) đƣợc biểu diễn dƣới dạng ma trận: (3.24) Trong đoạn mã giả sau, hàm Ffmul (x, y) thực phép nhân trƣờng GF(28) hai phần tử x y với 59 3.4.3 Các vấn đề cài đặt thuật toán Gọi a trạng thái bắt đầu chu kỳ mã hóa Gọi b, c, d, e lần lƣợt trạng thái Kết đầu sau thực phép biến đổi SubBytes, ShiftRows, MixColumns AddRoundKey chu kỳ xét Quy ƣớc: trạng thái s ( s = a,b, c,d, e ), cột thứ j đƣợc kí hiệu sj, phần tử dịng i cột j kí hiệu si,j Sau biến đổi SubBytes: (3.25) Sau biến đổi ShiftRows: (3.26) Sau biến đổi MixColumns: (3.27) 60 Sau biến đổi AddRoundKey: (3.28) Kết hợp kết trung gian phép biến đổi chu kỳ với ta có: (3.29) Kí hiệu j[r] = (j + shift(r, Nb)) mod Nb ta có: (3.30) Khai triển phép nhân ma trận ta có: (3.31) Định nghĩa bảng tra cứu T0, T1, T2, T3 nhƣ sau: 61 (3.32) Khi ta viết lại biểu thức (3.32) nhƣ sau: (3.33) Với round số thứ tự chu kỳ xét Nhƣ vậy, cột ej trạng thái kết sau thực chu kỳ mã hóa đƣợc xác định bốn phép tốn XOR số nguyên 32 bit sử dụng bốn bảng tra cứu T0, T1, T2 T3 Công thức (3.33) áp dụng đƣợc cho Nr-1 chu kì đầu Do chu kỳ cuối không thực phép biến đổi MixColumns nên cần xây dựng bảng tra cứu riêng cho chu kì này: (3.34) 62 3.4.4 Kết thử nghiệm Bảng 3.5: Tốc độ xử lý phƣơng pháp Rijndael Kết thử nghiệm thuật toán Rijndael đƣợc ghi nhận máy Pentium 200 MHz (sử dụng hệ điều hành Microsoft Windows 98), máy Pentium II 400 MHz, Pentium III 733 MHz (sử dụng hệ điều hành Microsoft Windows 2000 Professional), Pentium IV 2,4GHz (sử dụng hệ điều hành Microsoft Windows XP Service Pack 2) 3.4.5 Kết luận 3.4.5.1 Khả an toàn - Việc sử dụng số khác ứng với chu kỳ giúp hạn chế khả tính đối xứng thuật tốn - Sự khác cấu trúc việc mã hóa giải mã hạn chế đƣợc khóa ―yếu‖ (weak key) nhƣ phƣơng pháp DES - Trong phiên mở rộng, khóa đƣợc sử dụng thông qua thao tác XOR tất thao tác phi tuyến đƣợc cố định sẵn S-box mà không phụ thuộc vào giá trị cụ thể mã khóa - Tính chất phi tuyến khả khuếch tán thông tin (diffusion) việc tạo bảng mã khóa mở rộng làm cho việc phân tích mật mã dựa vào khóa tƣơng đƣơng hay khóa có liên quan trở nên không khả thi - Trong trƣờng hợp thuật toán Rijndael với số lƣợng chu kỳ lớn 6, không tồn phƣơng pháp công phá mật mã hiệu phƣơng pháp thử sai - Tính chất phức tạp biểu thức S-box GF(28) với hiệu ứng khuếch tán giúp cho thuật tốn khơng thể bị phân tích phƣơng pháp nội suy 63 3.4.5.2 Đánh giá Phƣơng pháp Rijndael thích hợp cho việc triển khai nhiều hệ thống khác nhau, khơng máy tính cá nhân mà điển hình sử dụng chip Pentium, mà hệ thống thẻ thông minh Trên máy tính cá nhân, thuật tốn AES thực việc xử lý nhanh so với phƣơng pháp mã hóa khác Trên hệ thống thẻ thông minh, phƣơng pháp phát huy ƣu điểm không nhờ vào tốc độ xử lý cao mà nhờ vào mã chƣơng trình ngắn gọn, thao tác xử lý sử dụng nhớ Ngoài ra, tất bƣớc xử lý việc mã hóa giải mã đƣợc thiết kế thích hợp với chế xử lý song song nên phƣơng pháp Rijndael chứng tỏ mạnh hệ thống thiết bị Do đặc tính việc xử lý thao tác byte liệu nên khơng có khác biệt đƣợc đặt triển khai hệ thống big-endian hay little-endian Xuyên suốt phƣơng pháp AES, yêu cầu đơn giản việc thiết kế tính linh hoạt xử lý đƣợc đặt đƣợc đáp ứng Độ lớn khối liệu nhƣ mã khóa tùy biến linh hoạt từ 128 đến 256-bit với điều kiện chia hết cho 32 Số lƣợng chu kỳ đƣợc thay đổi tùy thuộc vào yêu cầu riêng đƣợc đặt cho ứng dụng hệ thống cụ thể Tuy nhiên, tồn số hạn chế mà hầu hết liên quan đến trình giải mã Mã chƣơng trình nhƣ thời gian xử lý việc giải mã tƣơng đối lớn việc mã hóa, thời gian nhanh đáng kể so với số phƣơng pháp khác Khi cài đặt chƣơng trình, q trình mã hóa giải mã khơng giống nên khơng thể tận dụng lại tồn đoạn chƣơng trình mã hóa nhƣ bảng tra cứu cho việc giải mã Khi cài đặt phần cứng, việc giải mã sử dụng lại phần mạch điện tử sử dụng việc mã hóa với trình tự sử dụng khác Phƣơng pháp Rijndael với mức độ an toàn cao ƣu điểm đáng ý khác chắn nhanh chóng đƣợc áp dụng rộng rãi nhiều ứng dụng hệ thống khác 64 3.5 Ứng dụng thuật tốn 3.5.1 Giao diện chƣơng trình Hình 3.7: Giao diện chƣơng trình 3.5.2 Chức chƣơng trình 3.5.2.1 Mã hóa Trong q trình mã hóa thực bƣớc: - Chọn file cần mã hóa cách nhấn nút ―ChonFile‖ - Nút ―LuuFile‖ cho phép bạn lƣu file cần mã hóa dƣới dạng rij - Nhập PassWord 65 - Khi nhấp nút ―MaHoa‖ file bạn muốn mã hóa đƣợc thực Kết đƣợc hiển thị bảng trắng phía dƣới Bảng cho phép ngƣời dùng thấy đƣợc thông tin sau mã hóa, khơng cho phép ngƣời dùng nhập thêm vào Dƣới progress để biết tiến độ q trình mã hóa Các bƣớc đƣợc thực 3.5.2.2 Giải mã Trong trình giải mã ta cần thực hiện: - Chọn file cần giãi mã cách nhấp ―ChonFile‖ - Sau đó, chƣơng trình tự động load file key dƣới dạng XML thƣ mục - Nếu muốn lƣu file thƣ mục khác bạn nhấn nút ―LuuFile‖ để thực - Nếu file key hợp lệ nút ―GiaiMa‖ cho phép bạn thực trình giải mã file với việc tự động nhập PassWord Dƣới progress để biết tiến độ trình giải mã 3.5.3 Code thực mã hóa giải mã // Mã Hóa private void EncryptFile(string scrFileName, string destFileName, byte[] key, byte[] iv) { Stream scrFile = new FileStream(scrFileName, FileMode.Open, FileAccess.Read); Stream rijFile = new FileStream(destFileName, FileMode.Create, FileAccess.Write); using (SymmetricAlgorithm alg = SymmetricAlgorithm.Create("Rijndael")) { alg.Key = key; 66 alg.IV = iv; progressBar1.Minimum = 0; progressBar1.Maximum = Convert.ToInt16(scrFile.Length / 1024) + 1; progressBar1.Value = 1; progressBar1.Step = 1; CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(scrFile, alg.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Read); int bufferlength; byte[] buffer = new byte[1024]; rijFile.Write(key, 0, 16); rijFile.Write(iv, 0, 16); { bufferlength = cryptoStream.Read(buffer, 0, 1024); rijFile.Write(buffer, 0, bufferlength); ChuoiMaHoa += "\n" + BitConverter.ToString(buffer, 0, bufferlength); progressBar1.PerformStep(); } while (bufferlength > 0); rijFile.Flush(); Array.Clear(key, 0, key.Length); Array.Clear(iv, 0, iv.Length); cryptoStream.Clear(); cryptoStream.Close(); scrFile.Close(); rijFile.Close(); 67 MessageBox.Show("Ma hoa file cong"); } } } // Giải mã private void DecryptFile(string scrFileName, string destFileName, byte[] key, byte[] iv) { Stream scrFile = new FileStream(scrFileName, FileMode.Open, FileAccess.Read); Stream destFile = new FileStream(destFileName, FileMode.Create, FileAccess.Write); using (SymmetricAlgorithm alg = SymmetricAlgorithm.Create("Rijndael")) { alg.Key = key; alg.IV = iv; CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(destFile, alg.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Write) int bufferlength, i = 0; byte[] buffer = new byte[1024]; progressBar1.Minimum = 0; progressBar1.Maximum = Convert.ToInt16(scrFile.Length/1024) +1; progressBar1.Value = 1; 68 progressBar1.Step = 1; { if (i == 0) { bufferlength = scrFile.Read(buffer, 0, 16); bufferlength = scrFile.Read(buffer, 0, 16); i++; } else { bufferlength = scrFile.Read(buffer, 0, 1024); cryptoStream.Write(buffer, 0, bufferlength); ChuoiGiaiMa += "\n" + BitConverter.ToString(buffer, 0, bufferlength); progressBar1.PerformStep(); } } while (bufferlength > 0); cryptoStream.FlushFinalBlock(); Array.Clear(key, 0, key.Length); Array.Clear(iv, 0, iv.Length); cryptoStream.Clear(); cryptoStream.Close(); scrFile.Close(); destFile.Close(); 69 MessageBox.Show("Giai ma xong", "Thong Bao"); } } } } 70 KẾT LUẬN Hiện nay, với phát triển khoa học đại Công nghệ thơng tin, ngành mật mã có bƣớc phát triển mạnh mẽ, đạt đƣợc nhiều kết lý thuyết sâu sắc tạo sở cho việc phát triển giải pháp bảo mật, an tồn thơng tin lĩnh vực hoạt động ngƣời Tìm hiểu qua tài liệu đề tài hệ thống lại kiến thức lĩnh vực mã hóa, tập trung tìm hiểu phƣơng pháp mã hóa khóa đối xứng nghiên cứu bƣớc thực thuật tốn mã hóa Rijndael Bƣớc đầu xây dựng chƣơng trình mã hóa tệp tin thuật tốn Rijndael sử dụng thƣ viện Cryptography Đồ án nhiều điểm cần phải nghiên cứu hoàn thiện nhƣng thời gian trình độ cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu xót,nhƣợc điểm Em mong đƣợc góp ý Thầy, Cơ bạn Em xin chân thành cảm ơn! 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] NHÓM TÁC GIẢ: TS Dƣơng Anh Đức - ThS Trần Minh Triết với đóng góp sinh viên Khoa Cơng nghệ Thông tin, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh - Book_MaHoaVaUngDung [2] Lê Thụy – ATBMTT1 - Trƣờng Đại học Dân lập Hải Phịng [3] Phan Đình Diệu – Lý thuyết mật mã & an tồn thơng tin – Đại học quốc gia Hà Nội [4] Phạm Trọng Huy – Giáo trình cấu trúc liệu – Khoa Kỹ Thuật trƣờng cao đẳng kinh tế, kĩ thuật Hải Dƣơng [5].An toàn thơng tin mạng máy tính, truyền tin số truyền liệu – PGS,TS.Thái Hồng Nhị & TS Phạm Minh Việt Tài liệu tiếng anh [6] fip – Federal Information Processing Standards Publication 197 Specification for the Advanced Encrytion Standard (November 26,2001) [7] A specification for Rijndael, the AES Algorithm - Dr.Brian Gladman, v3.1, rd March 2001 ... biết khóa lập mã hay thuật tốn lập mã, ―dễ‖ xác định đƣợc rõ, ―dễ‖ tìm đƣợc khóa giải mã + Hệ mã hóa DES (1973) Mã hóa khóa đối xứng đại, có độ an tồn cao Ưu điểm: Hệ mã hóa khóa đối xứng mã hóa. .. ngƣời mã hóa giải mã thơng báo hệ thống mã hóa. Sự mã hóa giải mã hệ thống mã hóa khóa đối xứng biểu thị bởi: Ek: P → C Dk: C → P Hình 2.1: Mơ hình hệ thống mã hõa đối xứng 21 Ví dụ: + Hệ mã hóa. .. danh ngƣời sử dụng hợp pháp 2.5 Các phƣơng pháp mã hóa 2.5.1 Phƣơng pháp mã hóa đối xứng Khái niệm: Hệ mã hóa khóa đối xứng hệ mã hóa mà biết đƣợc khóa lập mã ―dễ‖ tính đƣợc khóa giải mã ngƣợc lại